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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Abgasrückführungsvorrichtung.
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Zur
Leistungssteigerung bzw. Optimierung bei Verbrennungsmotoren in
Kraftfahrzeugen wird bekanntermaßen eine Abgasrückführung vorgenommen.
Dabei wird das Abgas in ein am Motorblock angeordnetes Ansaugmodul
rückgeführt, über welches die
Frischluft angesaugt und auf die einzelnen Zylinder verteilt wird.
Die Abgasrückführung erfolgt
dabei so, dass das Auslassende des Abgas-Rückführungsrohres unter einem endlichen
Winkel, insbesondere senkrecht zur Strömungsrichtung der Luftführung in das
Modul eingeführt
ist. Dem Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres gegenüber befindet
sich in nicht allzu großem
Abstand die Gehäusewandung des
Ansaugmoduls. Während
die Abgasleitung und ebenfalls die Abgasrückführungsleitung, auch Exhaust
Gas Recirculation (EGR) genannt, aus einem hochwertigen Material,
wie insbesondere nicht-rostendem Edelstahl besteht, um den hohen Temperaturen
des Abgases standzuhalten, wird angestrebt, Teile des Ansaug-Moduls
oder Ansaugkrümmers,
insbesondere des Gehäuses,
aus preiswerteren Materialien zu fertigen, die nicht die hohe Temperaturbeständigkeit
von beispielsweise nichtrostendem Edelstahl aufweisen. Hierzu wird
insbesondere auch Kunststoff eingesetzt, der an sich zwar temperaturbeständig sein
kann, aber den hohen Abgastemperaturen nicht unbeschadet widerstehen
kann. Dann darf selbstverständlich
das rückgeführte heiße Abgas
nicht direkt auf die Wandung des Ansaugmoduls treffen.
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Aus
diesem Grunde wird gemäß dem Stand der
Technik an dem Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres ein aus einer
Reihe von einzelnen Teilen zusammengesetztes Auslasselement angebracht,
welches eine Prallplatte umfasst, die verhindert, dass der Gasstrom
des heißen
Abgases nach dem Austritt aus dem Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres
auf die Wandung des Ansaugmoduls trifft. Die Herstellung des Auslasselementes
und seine Anbringung an dem Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres
sind dabei allerdings aufwändig.
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Die
DE 10 2005 019 776
A1 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Abgasrückführung in einem
als Mischrohr bezeichneten Ansaugmodul, wobei die Vorrichtung als
zylindrisches Rohr ausgebildet ist, in deren Wandung – über die
Höhe hin – unterschiedlich
lange Ausschnitte vorgesehen sind, zwischen denen Stege verblieben
sind, auf deren freien Enden ein plattenförmiges Hitzeschutzelement befestigt
ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
zur Abgasrückführung zu
schaffen die einfacher zu fertigen ist. Weiterhin liegt der Erfin dung
die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung
zur Abgasrückführung anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird die
genannte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, welche
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
ist zur Lösung
der Aufgabe gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte des Anspruchs
15.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
liegt darin, dass Prallplatte nicht als separates Teil auf das Gasaustrittsende
des Abgasrückführungsrohres
aufgesetzt werden muß,
sondern diese wird direkt aus der Rohrwand des Abgasrückführungsrohres
geformt. Dadurch, dass sie an einer Biegestelle mit der Mantelwandung
verbunden bleibt, ist keine Fügeoperation
mehr zur Verbindung der Prallplatte mit dem Gasaustrittsende des
Abgasrückführungsrohres
erforderlich. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Abgasrückführung gemäß dieser
Variante ist daher besonders einfach und kostengünstig herzustellen.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das teilweise aus der Mantelwandung gelöste Teil so von der Mantelwandung
weg in Richtung auf das Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres
zu gebogen ist, dass es als Prallplatte wirkt. Durch das teilweise
Lösen des
Teils aus der Mantelwandung des Rohres entstehen automatisch die
erfindungsgemäßen Ausschnitte,
wobei Mantelwandungsteile als Stege stehen bleiben. Durch die Zwischenräume zwischen den
Stegen hindurch kann das heiße
Ab gas entweichen, es wird dann durch die Prallplatte so gelenkt, dass
es nicht auf die gegenüberliegende
Wandung des Ansaugmoduls trifft.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Ausführungsform
weist die Mantelwandung einen Anschlag für das die Prallplatte bildende
gelöste
Teil der Mantelwandung auf.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist an der der Biegestelle gegenüberliegenden
Seite der Mantelwandung eine Haltelasche zum Halten des gelösten und
umgebogenen Teiles der Mantelwandung vorgesehen. Dadurch wird verhindert,
dass das nach dem Umbiegen als Prallplatte wirkende Teil der Mantelwandung
durch den Druck des dagegen strömenden
heißen
Abgases weggebogen wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Prallplatte aus zwei teilweise aus der Mantelwandung
gelösten,
an jeweils einer Biegestelle mit der Mantelwandung verbundenen Teilstücken der
Mantelwandung gebildet, welche zur Bildung der Prallplatte an ihrer
Biegungsstelle nach innen in Richtung auf den Abgasstrom zu gebogen
sind und sich an einer Stoßstelle
treffen. Diese Ausführungsform
ist besonders einfach herstellbar.
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In
besonders vorteilhafter weiterer Ausführungsformen sind wobei die
beiden Teilstücke
an der Stoßstelle
miteinander versickt. Sie können
auch, gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform, an
der Stoßstelle
stoffschlüssig
miteinander verbunden sein, also vorzugsweise verlötet oder
verschweißt
sein.
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Damit
die Verbindungsstelle an der Stoßstelle zwischen den beiden
die Prallplatte bildenden Teilstücken
durch den Abgasstrom nicht übermäßig stark
thermisch und mechanisch belastet wird, sieht eine weitere sehr
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung vor, dass sich die Stoßstelle außerhalb der Mitte des Abgasstromes
befindet.
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Eine
weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte einen
größeren Durchmesser
aufweist als die Mantelwandung des Abgasrückführungsrohres.
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Sehr
einfach zu realisieren ist ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer vorteilhaften
Ausführungsform,
bei der das die Prallplatte bildende Teilstück aus der Rohrwandung ausgeschnitten
wird. Dabei kann das die Prallplatte bildende Teilstück aus der
Mantelwandung mittels Lasertrennverfahren oder Wasserstrahlschneiden
ausgeschnitten werden.
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Sehr
einfach ist auch eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
anwendbar, bei der das die Prallplatte bildende Teilstück aus der
Mantelwandung ausgestanzt wird.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind.
Dabei zeigen:
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1 eine
grundsätzliche
Darstellung einer Vorrichtung zur Abgasrückführung;
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2a schematisch
eine Vorstufe zur Fertigung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Gasaustritts des Abgasrückführungsrohres;
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2b eine
zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
des Gasaustrittsendes des Abgasrückführungsrohres;
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3a–c schematisch
Vorstufen zur Fertigung einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Gasaustritts des Abgasrückführungsrohres;
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3d eine
dritte erfindungsgemäße Ausführungsform
des Gasaustrittsendes des Abgasrückführungsrohres;
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4 schematisch
eine Vorstufe zur Fertigung einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Gasaustritts des Abgasrückführungsrohres;
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5 eine
fünfte
erfindungsgemäße Ausführungsform
des Gasaustrittsendes des Abgasrückführungsrohres;
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6a schematisch
eine Vorstufe zur Fertigung einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Gasaustritts des Abgasrückführungsrohres;
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6b eine
sechste erfindungsgemäße Ausführungsform
des Gasaustrittsendes des Abgasrückführungsrohres;
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7a schematisch
eine Vorstufe zur Fertigung einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Gasaustritts des Abgasrückführungsrohres;
und
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7b eine
siebte erfindungsgemäße Ausführungsform
des Gasaustrittsendes des Abgasrückführungsrohres.
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Einander
entsprechende Komponenten und Teile sind in den Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Es
wird grundsätzlich
zunächst
die 1 betrachtet. 1 zeigt
ein Ansaugmodul 1 in Form eines Ansaug-Krümmers, in
den eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einem Abgasrückführungsrohr über eine
sogenannte EGR-Glocke 5 stromabwärts der Krümmung des Ansaug-Krümmers 1 und
senkrecht zu dessen Achse in diesem Bereich in diesen anordbar ist,
wie es dort mit dem Ausgangsrohr 2a dargestellt ist. Mit
dem Pfeil S ist die Strömungsrichtung
des Abgasstromes in dem Ansaug-Krümmer 1 bezeichnet.
Der Ansaug-Krümmer 1 besteht
aus Kunststoff.
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An
dem Gasaustrittsende 4 des Abgasrückführungsrohres 2 sind
Ausschnitte 8 gebildet, derart, dass Teile der Mantelwandung
als Stege 10 stehen bleiben. An den freien Enden der Stege 10 ist
eine Prallplatte 12 aufgesetzt und verlötet oder anderweitig mit diesen
verbunden. Durch die Ausschnitte 8 zwischen den Stegen 10 hindurch
kann das rückge führte Abgas
aus dem Gasaustrittsende 4 des Abgasrückführungsrohres 2 austreten,
und die Prallplatte 12 verhindert, dass das heiße rückgeführte Abgas auf
die gegenüberliegende
Wandung des Ansaug-Krümmers 1 trifft.
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Eine
entsprechende einzusetzende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasrückführung kann
im Einzelnen in einer der im Folgenden beschriebenen Weisen ausgeführt sein.
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Aus
der Mantelwandung 6 an dem Gasaustrittsende 4 des
Abgasrückführungsrohres 2 der 2a, 2b wird
ein Teilstück
der Mantelwandung teilweise herausgelöst, bleibt dabei aber an einer
Biegekante mit der Mantelwandung verbunden und wird dann so umgebogen
wird, dass die Prallplatte aus dem teilweise aus der Mantelwandung
gelösten
Teil geformt ist. Bei dieser Ausführungsoperation ist keine Fügeoperation
mehr erforderlich, denn die aus der Mantelwandung direkt gebildete
Prallplatte ist ja bereits an der Biegekante mit der Mantelwandung
verbunden. Sie muss lediglich noch an der der Biegekante gegenüberliegenden
Seite an der Mantelwandung des Abgasrückführungsrohres fixiert werden,
dass sie nicht im Betrieb, wenn das heiße Abgas mit großer Geschwindigkeit
dagegenströmt, wieder
zurückklappt
oder wegklappt und den Abgasstrom freigibt.
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In
der in den 2a und 2b gezeigten Variante
wird mit einem Stanzwerkzeug 34 quer zur Längsachse 32 des
Abgasrückführungsrohres 2 ein Deckel
teilweise ausgestanzt und durch Umbiegen in den Abgasstrom aufgestellt,
so dass das Gasaustrittsende 4 des Abgasrückführungsrohres 2 durch eine
aus dem aufgestellten Deckel gebildete Prallplatte 12 abgeschlossen
ist. Durch den Stanzvorgang entstehen in der Mantelwandung des Gasaustrittsendes
Ausschnitte 8, durch die das heiße Abgas entweichen kann, ohne
direkt auf die Wandung des Ansaugmoduls zu treffen.
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Um
ein Umklappen der Prallplatte 12 zu verhindern, ist an
der der Biegekante des Deckels gegenüberliegenden Seite ein Anschlag 18 für den Deckel
angeformt.
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Grundsätzlich kann
auch das Deckteil 14 vollständig von der zylindermantelförmigen Rohrleitung
des Rohres 4 getrennt, gegebenenfalls eben geformt, an
der Stirnseite des Rohres 4 eingesetzt und derart stoffschlüssig (löten, schweißen) verbunden werden.
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Eine
weitere Variante dieser Ausführungsform
zeigt die 6a und 6b. Hier
ist das Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres 2 so ausgestanzt,
dass zwei sich gegenüberstehende Stege 10 verbleiben.
An einem der Stege verbleibt ein Deckelteil 14, welches über eine
Biegekante 16 mit dem Steg 10 verbunden bleibt.
An dem anderen Steg ist eine Haltelasche 20 stehen gelassen
worden. In der 7b ist die Situation nach dem
Umbiegen des Deckelteils 14 in Richtung auf den Gasstrom hin
gezeigt. Das Deckelteil 14 bildet jetzt eine Prallplatte 12 für den heißen, rückgeführten Abgasstrom und
liegt auf dem der Biegekante 16 gegenüberliegenden Steg auf dessen
freien Ende auf. Die Haltelasche 20 ist in Richtung auf
die Prallplatte 12 hin umgebogen und hält diese in Art einer Haltekralle
in ihrer Lage fest. Eine Fügeoperation
wie beispielsweise Löten
oder Punktschweißen
ist nicht erforderlich, die Prallplatte 12 wird allein
durch Biegeoperationen in ihrer Arbeitsstellung gehalten.
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In
den 3a bis 3d ist
in verschiedenen Stadien der Fertigung eine weitere Variante gezeigt.
Die 4a zeigt die Ausgangssituation,
das Gasaustrittsende 4 des Abgasrückführungsrohres 2.
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Zum
Ausstanzen der Ausschnitte und Freilegen der Stege 10 und
von Teilplatten 24, 26 der Prallplatte fährt zunächst ein
Gegenhalter-Werkzeug 35 axial in das zylindermantelförmige Ausgangsteil 2 einer
Verjüngung 35.1 im
Bereich der Stege 10 und einer Erweiterung 35.2 in
den Bereich der Teilplatten 24, 26. Anschließend fährt ein
anderes Stanzwerkzeug 36 auf der Höhe des ersten Werkzeugs 35 quer durch
das Ausgangsteil (also senkrecht zu dessen Achse), wobei dieses
Stanzwerkzeug eine durchgehende Anordnung aufweist, die im Bereich
der Verjüngung 35.1 des
Gegenhalter-Werkzeugs 35 und damit
der Stege ebenfalls eine Verjüngung 36.1 und im
Bereich der Erweiterung 35.2 und damit der Teilplatten 24, 26 ebenfalls
eine Erweiterung 36.2 aufweist, die jeweils mit der Verjüngung 35.1 bzw.
der Erweiterung 35.2 übereinstimmt.
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In
der 3b ist als nächster
Schritt dargestellt, wie nach dem Ausstanzen quer zu der Längsachse
des Abgasrückführungsrohres
zwei aus der Mantelfläche 6 des
Abgasrückführungsrohres
an dessen Gasaustrittsende herausgelöste Stege 10 stehen
bleiben, an deren freien Enden jeweils Teilplatten 24, 26 ebenfalls
stehengeblieben sind und über
Biegekanten 16 mit den freien Enden der Stege 10 verbunden
bleiben. In der in der 4b gezeigten Phase
weisen die Teil-Platten 24, 26 noch die Flächenkrümmung der
Mantelfläche
des Abgasrückführungsrohres 2 auf,
wohingegen in der 3c eine Situation dargestellt
ist, in der die Teil-Platten 24, 26 plan
geformt worden sind.
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In
der 3d schließlich
ist die Situation gezeigt, in der die beiden Teil-Platten 24, 26 in
Richtung auf den Abgasstrom hin quer umgelegt oder umgebogen worden
sind und an ihren Stoßkanten 22 etwa
in der Mitte des Abgasstromes zusammentreffen. Dadurch entsteht
aus den beiden quer umgelegten Teil-Platten 24, 26 eine
durchgängige
Prallplatte 12, und zwischen den Stegen 10 bleibt
ein Ausschnitt 8 für
das ausströmende
heiße
Abgas frei.
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Aus
Gründen
der mechanischen Stabilisierung der Prallplatte 12 sind
die beiden Teil-Platten 24, 26 an ihren Stoßstellen 22,
an denen sie aufeinandertreffen, versickt oder durch Punktschweißung oder
eine andere Fügeoperation
miteinander verbunden.
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Eine
andere Variante ist in der 4 dargestellt.
Dort ist die Stoßstelle
der beiden Teil-Platten 24, 26 aus der Mitte heraus
verlegt worden, um aus der heißen
Abgasstrom-Mitte heraus zu gelangen. Dies gelingt, indem die Teil-Platten 24, 26 unsymmetrisch
ausgestanzt werden. Die erste Teil-Platte 26 ist dann größer als
die zweite Teil-Platte 24, so dass die Stoßkanten 22 sich
außerhalb
der Rohrmitte treffen.
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Eine
weitere Variante ist in der 5 dargestellt.
Dort sind die beiden Teil-Platten 24, 26 im Stoß-Bereich überlappend
ausgeführt.
An der zweiten Teil-Platte 24 ist ein überlappender Streifen 30 stehen
gelassen worden, welcher nach dem Umbiegen der beiden Teil-Platten 24, 26 stufenförmig unter die
ersten teilplatte 26 greift. In dieser Position können die
beiden Teil-Platten 24, 26 im Bereich des überlappenden
Streifens 30 zusätzlich
durch Punktschweißen,
Löten oder
einer anderen Fügeoperation miteinander
fest verbunden werden. Durch den überlappenden Streifen 30 wird
an der Stoßstelle
im Bereich der Stoßkanten
eine weitere mechanische Verstärkung
erzielt.
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Bei
den bisher beschriebenen Varianten entsprach der Durchmesser der
Prallplatte 12 dem Innendurchmesser des Abgasrückführungsrohres
an seinem Gasaustrittsende. Gemäß einer
weiteren, in den 7a und 7b gezeigten
Variante ist es auch denkbar, dass der Durchmesser der Prallplatte 12 größer ist
als der Innendurchmesser des Abgasrückführungsrohres 2 an
seinem Gasaustrittsende. Dazu werden die teil-Platten 24, 26 mit
einem umlaufenden Kragen 28 aus der Mantelwandung 6 des
Abgasrückführungsrohres
herausgetrennt. Nach dem Umbiegen sorgt der Kragen 28 dafür, dass
die Prallplatte 12 das Abgasrückführungsrohr 2 umfangsmäßig überragt.
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Wenn
in der obigen Beschreibung das Herauslösen des oder der Teil-Stücke bzw.
Teil-Platten 14, 24, 26 aus der Mantelwandung
am Gasaustrittsende des Abgasrückführungsrohres
durch Stanzen beschrieben wurde, so soll dies nicht beschränkend wirken.
Vielmehr können
alle anderen bekannten Trennoperationen im Bereich des Metallbaus
angewandt werden, insbesondere Schneidetechniken wie z. B. das Lasertrennen
oder Wasserstrahlschneiden.